一種用于高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板的制作方法
【專利摘要】一種用于高壓大排量外嚙合齒輪泵的新型非對稱浮動側(cè)板，包括側(cè)板本體、設(shè)于側(cè)板本體反推面上的卸荷槽、過油孔、主動齒輪軸孔和從動齒輪軸孔以及設(shè)于浮動側(cè)板補償面的補償力凹槽，浮動側(cè)板的反推面上還設(shè)有耳型高壓油槽，耳型高壓油槽包括以水平橫軸為中心對稱設(shè)置的兩組弧形槽，位于主動齒輪側(cè)的弧形槽末端還設(shè)有阻尼槽結(jié)構(gòu)，阻尼槽結(jié)構(gòu)位于過渡區(qū)中。浮動側(cè)板在反推面上用過開w型高壓油槽的方式將（出油腔）高壓區(qū)擴大到側(cè)板的（吸油腔）低壓區(qū)一側(cè)，平衡齒輪軸，降低軸承徑向力；同時在主動齒輪側(cè)的高壓油槽末端部開V型阻尼槽結(jié)構(gòu)，改善側(cè)板反推面?zhèn)缺砻鎵毫Ψ植?，以實現(xiàn)浮動側(cè)板反推面主從動側(cè)的壓力分布對稱分布，最終實現(xiàn)浮動側(cè)板的受力平衡。
【專利說明】—種用于高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于外嚙合齒輪泵的一個部件，具體涉及一種浮動側(cè)板。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪泵因其具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕、自吸能力強、對油液污染不敏感等優(yōu) 點，在液壓【技術(shù)領(lǐng)域】特別是工程機械行業(yè)具有廣泛應(yīng)用。目前，在工程機械領(lǐng)域，國內(nèi)外主 機廠(如裝載機、推土機等)對齒輪泵的排量和壓力等級及使用壽命要求越來越高，而齒輪 泵側(cè)板的磨損問題成為制約齒輪泵排量增大和提高壓力等級的關(guān)鍵因素。
[0003]中部密封式齒輪泵在軸向密封上采用的是“8”字形補償對稱式結(jié)構(gòu)浮動側(cè)板(見 圖1)，即全液壓補償對稱式側(cè)板結(jié)構(gòu)。這種浮動側(cè)板能夠?qū)τ升X輪軸的撓性變形、材料的熱 脹冷縮、零件的加工誤差、零件的磨損等引起的軸向間隙變化進行自動補償，使齒輪泵的軸 向密封保持最佳狀態(tài)，較固定間隙的齒輪泵更具先進性，是齒輪泵技術(shù)發(fā)展的方向之一。
[0004]雖然以對稱式浮動側(cè)板結(jié)構(gòu)作為軸向密封方式的齒輪泵已定型生產(chǎn)多年，但是現(xiàn) 有高壓大排量全液壓浮動側(cè)板齒輪泵仍普遍存在徑向壓力難以平衡，側(cè)板受力不均，力矩 不平衡導(dǎo)致磨損等問題，這些情況嚴重制約了齒輪泵的性能。綜上所述，全液壓補償對稱式 側(cè)板力矩不平衡導(dǎo)致側(cè)板齒輪側(cè)端面磨損嚴重。該問題是齒輪泵行業(yè)現(xiàn)存的技術(shù)難關(guān)之 一。因此須采用合理的浮動側(cè)板結(jié)構(gòu)，以解決高壓大排量齒輪泵浮動側(cè)板磨損問題，提高齒 輪泵使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板，通過采用非對稱的浮 動側(cè)板結(jié)構(gòu)，使側(cè)板兩端面的液壓作用力推力穩(wěn)定，可有效解決外嚙合齒輪泵浮動側(cè)板平 衡問題，具有減輕側(cè)板磨損提高齒輪泵使用壽命的良好效果。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]—種用于高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板，包括側(cè)板本體、設(shè)于所述側(cè)板本體反推 面上的卸荷槽、過油孔、主動齒輪軸孔和從動齒輪軸孔以及設(shè)于所述浮動側(cè)板補償面的補 償力凹槽，所述浮動側(cè)板的反推面上還設(shè)有耳型高壓油槽，所述耳型高壓油槽包括以水平 橫軸為中心對稱設(shè)置的兩組弧形槽，兩組弧形槽連接處的中心拐點與所述過油孔同心設(shè) 置，并與所述過油孔連通，弧形槽兩端端部均位于的吸油腔一側(cè)，將高壓區(qū)擴大到側(cè)板的低 壓區(qū)一側(cè)，所述位于主動齒輪側(cè)的弧形槽末端還設(shè)有阻尼槽結(jié)構(gòu)，所述阻尼槽結(jié)構(gòu)位于過 渡區(qū)中，所述位于主動齒輪側(cè)的弧形槽與所述阻尼槽結(jié)構(gòu)連通。
[0008]所述阻尼槽結(jié)構(gòu)為漸變的V型阻尼槽結(jié)構(gòu)。
[0009]所述主動齒輪處V型阻尼槽結(jié)構(gòu)槽底寬度為1.0mm?1.5mm,所述主齒輪軸孔圓心 分別與所述V型阻尼槽兩端點形成的兩直線之間的夾角角度范圍為15.0°?20.0°。
[0010]所述位于主動齒輪側(cè)的弧形槽對應(yīng)的圓心角角度范圍為210°?230°，所述位 于從動齒輪側(cè)的弧形槽對應(yīng)的圓心角角度范圍為210°?230°。[0011]所述經(jīng)過中心拐點與主齒輪軸孔圓心的直線與豎直縱軸之間的夾角0的角度為 27.0° ;所述經(jīng)過中心拐點與從齒輪軸孔圓心的直線與豎直縱軸之間的夾角的角度為
27.0°。
[0012]所述補償力凹槽為耳形凹槽。
[0013]由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1.擴大高壓區(qū)。齒輪泵出油腔高壓油通過在側(cè)板密封面的w型高壓油槽將壓出 腔擴大到吸油腔側(cè)，減少了齒輪軸和軸承沿X軸方向上的所受液壓徑向力，同時也減少了 浮動側(cè)板沿Y軸方向上的傾覆力矩。
[0015]2.在浮動側(cè)板的主動齒輪側(cè)的高壓槽末端，在過渡區(qū)處增加漸變形V形阻尼槽結(jié) 構(gòu)，以改善高壓側(cè)的壓力梯度，使得主動側(cè)的壓力梯度與從動側(cè)的壓力梯度對稱分布。這樣 可以使主從動側(cè)的流場分布對稱，使得側(cè)板反推面的液壓力呈關(guān)于X軸對稱分布，從而減 小了浮動側(cè)板所受傾覆力矩，避免側(cè)板受到過大的傾覆力矩，從而減少側(cè)板磨損。
[0016]3、通過w型高壓油槽與V形阻尼槽結(jié)構(gòu)阻尼結(jié)構(gòu)的配合，改善了側(cè)板補償面和側(cè) 板反推面的受力情況，使得兩側(cè)的受力均關(guān)于X軸對稱分布，在兩側(cè)合力的平衡作用下，齒 輪端面與側(cè)板之間的軸向間隙得到嚴格控制，齒輪泵的軸向密封始終保持最佳狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一實施例的浮動側(cè)板主視圖；
[0018]圖2為圖1所示實施例的浮動側(cè)板后視圖；
[0019]圖3為圖1所示實施例齒輪泵裝配的剖視圖；
[0020]圖4為圖1所示實施例浮動側(cè)板受力示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0022]如圖1和圖2所示一種用于高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板，包括側(cè)板本體、設(shè)于側(cè) 板本體反推面上的卸荷槽3、過油孔7、主動齒輪軸孔和從動齒輪軸孔以及設(shè)于浮動側(cè)板補 償面的補償力凹槽15，浮動側(cè)板的反推面上還設(shè)有耳型高壓油槽1，耳型高壓油槽I包括以 水平橫軸為中心對稱設(shè)置的兩組弧形槽，兩組弧形槽連接處的中心拐點與過油孔6同心設(shè) 置，并與過油孔6連通，弧形槽兩端端部均位于的吸油腔一側(cè)，以將高壓區(qū)擴大到側(cè)板的低 壓區(qū)一側(cè)，同時，位于主動齒輪側(cè)的弧形槽末端還設(shè)有阻尼槽結(jié)構(gòu)，阻尼槽結(jié)構(gòu)位于過渡區(qū) 5中，位于主動齒輪側(cè)的弧形槽與阻尼槽結(jié)構(gòu)連通。
[0023]本實施例中，阻尼槽結(jié)構(gòu)為V型阻尼槽結(jié)構(gòu)2，V型阻尼槽結(jié)構(gòu)2寬度漸變，槽底 寬1.0mm?1.5mm, V型阻尼槽結(jié)構(gòu)2的槽底寬為1.0mm?1.5mm，保證V阻尼槽結(jié)構(gòu)2不 會過大，以防止出現(xiàn)浮動側(cè)板面壓力再度不對稱，從而引起更大的傾覆力矩情況的發(fā)生。主 齒輪軸孔圓心分別與V型阻尼槽2兩端點形成的兩直線之間的夾角角度范圍為15.0°? 25.0°。同時，位于主齒輪側(cè)的弧形槽對應(yīng)的圓心角角度范圍為210°?230°，位于從齒 輪側(cè)的弧形槽對應(yīng)的圓心角角度范圍為210°?230°。經(jīng)過中心拐點與主齒輪軸孔圓心 的直線與豎直縱軸之間的夾角P的角度為27.0° ;經(jīng)過中心拐點與從齒輪軸孔圓心的直 線與豎直縱軸之間的夾角角度為27.0° ;補償力凹槽15為耳形凹槽。[0024]本發(fā)明所示的高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板，在側(cè)板本體反推面上開耳型高壓油 槽1，將齒輪泵出油腔擴大到進油腔一側(cè)，擴大了高壓區(qū)包角，相對沒有擴大高壓區(qū)的浮動 側(cè)板結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計減少了齒輪軸和軸承沿X軸方向上的所受液壓徑向力，同時也減少了 浮動側(cè)板沿Y軸方向上的傾覆力矩。
[0025]如圖1所示，通過在側(cè)板本體反推面上開耳型高壓油槽1，且耳型高壓油槽I與過 油孔6連通設(shè)置，在浮動側(cè)板的補償面處，出油腔的高壓油通過過油孔6引入到側(cè)板軸承端 的壓力補償面一側(cè)，如圖2和圖3所示，補償力槽21區(qū)域安裝耳形擋片13與耳型密封圈14， 高壓油液進入到該側(cè)板壓力補償面后由耳型密封圈14、耳型擋片13和補償力凹槽15形成 的封閉油腔產(chǎn)生補償力，將浮動側(cè)板壓緊在齒輪端面，側(cè)板所受補償力主要由高壓油產(chǎn)生 的液壓力和耳形擋片13與耳型密封圈14的預(yù)緊力兩部分組成，該封閉油腔關(guān)于X軸對稱， 產(chǎn)生的補償力也關(guān)于X軸對稱，可減少齒輪軸和軸承沿X軸方向上的所受液壓徑向力。此 夕卜，通過耳型高壓油槽I將高壓油引到過油孔6附近，可使得流體在側(cè)板本體反推面分布相 對Y軸的非對稱性降低了，這樣會在一定程度上減少浮動側(cè)板沿Y軸方向上的傾覆力矩。
[0026]同時，本發(fā)明所示的高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板在主動齒輪側(cè)的過渡區(qū)5附近 增加漸變形V形阻尼槽結(jié)構(gòu)2，由高壓腔通過V形阻尼槽結(jié)構(gòu)2與過渡區(qū)5連接，在從動齒 輪側(cè)的過渡區(qū)5內(nèi)并不增加任何的槽結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計使得主動齒輪側(cè)的高壓槽包角大于從 動齒輪側(cè)的高壓槽包角，使得主動齒輪側(cè)的流道發(fā)生變化，改善主動側(cè)的流場，在齒輪泵的 運轉(zhuǎn)過程中，主動齒輪側(cè)的流場與從動齒輪側(cè)的流場壓力對稱分布，側(cè)板反推面表面的液 壓力關(guān)于X軸對稱分布。
[0027]原有的浮動側(cè)板結(jié)構(gòu)中，由于齒輪泵主從動齒輪受力完全不對稱，導(dǎo)致主從動齒 輪側(cè)的徑向間隙呈現(xiàn)為關(guān)于X軸非對稱分布，這樣會導(dǎo)致主從動側(cè)的浮動側(cè)板表面的流場 壓力不對稱，因而浮動側(cè)板兩端受液壓力不平衡，會產(chǎn)生傾覆力矩，使得側(cè)板端面被壓到 齒輪端面上，產(chǎn)生嚴重磨損。在浮動側(cè)板的主動齒輪側(cè)的高壓槽末端，即過渡區(qū)5處增加漸 變形V形阻尼槽結(jié)構(gòu)2，高壓腔通過V形槽阻尼結(jié)構(gòu)2與過渡區(qū)5連接，使得主動齒輪側(cè)的 流道發(fā)生變化，主動側(cè)的徑向間隙變化得到補償，改善高壓側(cè)的壓力梯度，使得主動齒輪側(cè) 的壓力梯度與從動側(cè)齒輪的壓力梯度近似對稱分布。這樣可以使主從動側(cè)的流場分布對 稱，使得側(cè)板反推面表面的液壓力同樣也關(guān)于X軸對稱分布，減小了浮動側(cè)板所受傾覆力 矩，從而減少側(cè)板磨損。
[0028]浮動側(cè)板在補償面與反推面兩側(cè)合力的平衡作用下，齒輪端面與側(cè)板之間的軸向 間隙得到嚴格控制，齒輪泵的軸向密封始終保持最佳狀態(tài)，保證了齒輪泵在工作過程中出 油腔的高壓區(qū)和進油腔的低壓區(qū)之間有2個齒起密封作用，阻礙高低壓區(qū)之間的泄漏，保 證齒輪泵的容積效率。
[0029]圖4所示為本發(fā)明所示高壓大排量齒輪泵浮動側(cè)板的受力特點，其可實現(xiàn)側(cè)板兩 端面的浮動壓力平衡，將浮動側(cè)板的傾覆力矩Mx和My限定于允許范圍內(nèi)，減輕側(cè)板磨損，提 高齒輪泵的使用壽命。
[0030]上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的 一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施 例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓大排量齒輪泵的浮動側(cè)板，包括側(cè)板本體、設(shè)于所述側(cè)板本體反推面上的卸荷槽、過油孔、主動齒輪軸孔和從動齒輪軸孔以及設(shè)于所述浮動側(cè)板補償面的補償力凹槽，所述浮動側(cè)板的反推面上還設(shè)有耳型高壓油槽，所述耳型高壓油槽包括以水平橫軸為中心對稱設(shè)置的兩組弧形槽，兩組弧形槽連接處的中心拐點與所述過油孔同心設(shè)置，并與所述過油孔連通，弧形槽兩端端部均位于的吸油腔一側(cè)，將高壓區(qū)擴大到側(cè)板的低壓區(qū)一側(cè)，其特征在于:所述位于主動齒輪側(cè)的弧形槽末端還設(shè)有阻尼槽結(jié)構(gòu)，所述阻尼槽結(jié)構(gòu)位于過渡區(qū)中，所述位于主動齒輪側(cè)的弧形槽與所述阻尼槽結(jié)構(gòu)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動側(cè)板，其特征在于:所述阻尼槽結(jié)構(gòu)為漸變的V型阻尼槽結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動側(cè)板，其特征在于:所述主動齒輪處V型阻尼槽結(jié)構(gòu)槽底寬度為1.0mm?1.5mm，所述主齒輪軸孔圓心分別與所述V型阻尼槽兩端點形成的兩直線之間的夾角角度范圍為15.0°?20.0°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動側(cè)板，其特征在于:所述位于主動齒輪側(cè)的弧形槽對應(yīng)的圓心角角度范圍為210°?230°，所述位于從動齒輪側(cè)的弧形槽對應(yīng)的圓心角角度范圍為210。?230。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動側(cè)板，其特征在于:所述經(jīng)過中心拐點與主齒輪軸孔圓心的直線與豎直縱軸之間的夾角β的角度為27.0° ;所述經(jīng)過中心拐點與從齒輪軸孔圓心的直線與豎直縱軸之間的夾角β’的角度為27.0°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動側(cè)板，其特征在于:所述補償力凹槽為耳形凹槽。
【文檔編號】F04C15/00GK103591021SQ201310461518
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王安麟, 劉巍, 張小路, 單學(xué)文, 姜濤 申請人:同濟大學(xué)